反射和折射的相位特性
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）光波由光疏介质射向光密介质 (n1< n2)
反射系数 rs< 0，说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量相位相反。
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
反射系数 rs< 0，说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量相位相反，或者说反射光中的 s 分量相对入射 光中的 s 分量存在一个 相位突变，这即为下图所表 示。
当平面光波在透明介质界面上反射和折射时，由 于折射率为实数，菲涅耳公式中不会出现虚数项, 反射系数 r 和透射系数 t 只能取正、负值。
因此，反射光和折射光电场的 s、p 分量不是与入 射光同相就是反相。
1．折射光与入射光的相位关系
不论光波以什么角度入射至界面，也不论界面两侧折 射率的大小如何，s 分量相 p 分量的透射系数总是取 正值，因此，折射光总是与入射光同相位。
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
（2）掠入射的反射特性 入射光和反射光的 s 分量、p 分量方向如下图所示: 在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 方向近 似相反，即掠入射时的反射光在 n1< n2 时，将产生半 波损失。
rs
0
B /2
1
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
而 p 分量的反射系数 rp 在1 < B 范围内，rp > 0，说
明反射光中的 p 分量与入射光中的 p 分量相位相同；
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
n1 n2
3）薄膜上下表面的反射
对于从平行平面薄膜两表面反射的 1、2 两束光，有 如图有四种情形：
n1 n2 ,
Erp Erp
Ers ki n1
1 2
kr Ers
n2
O
2
Erp
Ers kt
（1）小角度入射的反射持性
① n1< n2
为明显起见，我们
考察 1= 0(或1非零,
小角度入射) 的正入 射情况，有
rs 0,rp 0
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
量与入射光中的 p 分量相位相同，如右图所示。
1.0
0.5 rs C
rs
0
-0.5 rp B 41.8
33.7-1.01 Nhomakorabea0
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
2）反射光与入射光的相位关系
为了正确确定在界面入射点处的反射光（合成）场 与入射光（合成）场的相位关系，必须考虑下图所 示的 s、p 分量光电场振动正方向的规定。
说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量同相位， 正如右图所示。
1.0
0.5 rs C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
0 30 60
rs
0
1
90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
p 分量的反射系数 rp 在1< B 范围内，rp< 0，说明反
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
在1 > B 范围内，rp< 0，说明反射光中的 p 分量相对
入射光中的 p 分量有 相位突变，此相位特性如右 图所示。
rs
0
B /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1 > n2)
入射角1 在 0 到c 的范围内，s 分量的反射系数 rs>0，
射光中的 p 分量相对入射光中的 p 分量有 相位突变， 如右图所示。
1.0
0.5 rs C
0
rs
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
1
0
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
而在B < 1 <c 范围内，rp > 0 说明反射光中的 p 分
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
3.2
rs
2.8
rp
2.4
ts
2.0
tp
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
n1=1.5, n2=1.0
0
10
20
30
40
50
n1=1.5, n2=1.0
1）反射光和入射光中 s、p 分量的相位关系
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
3.2
rs
2.8
rp
2.4
ts
2.0
tp
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
n1=1.5, n2=1.0
0
10
20
30
40
50
n1=1.5, n2=1.0
2．反射光与入射光的相位关系
反射光与入射光的相位关系比较复杂。下面，首先 讨论反射和入射光中 s、p 分量的相位关系，然后 讨论反射光和入射光的相位关系。
反射率和透射率的相位特性 (the phase characteristics of reflection and refraction)
前面已经指出，菲涅耳公式描述了反射光、衍射光 与入射光之间的振幅和相位关系。
现在，我们从菲涅耳公式出发，进一步讨论反射光 和折射光的相位持性。
2. 4 反射率和透射率的相位特性 (the phase characteristics of reflection and refraction)
rp 0,rs 0
在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 同方向， 即二者同相位，反射光没有半波损失。
1.0
0.5 rs
C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
n1 n2
1
0 30 60
90
n1=1.5, n2=1.0
（2）掠入射的反射特性 若 n1< n2，1 900，由下图可得： rs rp ， rs < 0，rp< 0
① n1< n2 由于rs< 0，反射光中的 s 分量与规定方向相反（即为 垂直纸面向内方向）；
由于rp> 0，反射光中的 p 分量与规定正方向相同（逆 着反射光线看，指向右侧）。
所以，在入射点处，
合成的反射光矢量 Er
相对入射光场 Ei 反
n1
向，相位发生 突变，
n2
或半波损失。
② n1 > n2 正入射时，有
反射系数 rs< 0，说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量相位相反。
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
反射系数 rs< 0，说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量相位相反，或者说反射光中的 s 分量相对入射 光中的 s 分量存在一个 相位突变，这即为下图所表 示。
当平面光波在透明介质界面上反射和折射时，由 于折射率为实数，菲涅耳公式中不会出现虚数项, 反射系数 r 和透射系数 t 只能取正、负值。
因此，反射光和折射光电场的 s、p 分量不是与入 射光同相就是反相。
1．折射光与入射光的相位关系
不论光波以什么角度入射至界面，也不论界面两侧折 射率的大小如何，s 分量相 p 分量的透射系数总是取 正值，因此，折射光总是与入射光同相位。
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
（2）掠入射的反射特性 入射光和反射光的 s 分量、p 分量方向如下图所示: 在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 方向近 似相反，即掠入射时的反射光在 n1< n2 时，将产生半 波损失。
rs
0
B /2
1
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
而 p 分量的反射系数 rp 在1 < B 范围内，rp > 0，说
明反射光中的 p 分量与入射光中的 p 分量相位相同；
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
n1 n2
3）薄膜上下表面的反射
对于从平行平面薄膜两表面反射的 1、2 两束光，有 如图有四种情形：
n1 n2 ,
Erp Erp
Ers ki n1
1 2
kr Ers
n2
O
2
Erp
Ers kt
（1）小角度入射的反射持性
① n1< n2
为明显起见，我们
考察 1= 0(或1非零,
小角度入射) 的正入 射情况，有
rs 0,rp 0
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
量与入射光中的 p 分量相位相同，如右图所示。
1.0
0.5 rs C
rs
0
-0.5 rp B 41.8
33.7-1.01 Nhomakorabea0
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
2）反射光与入射光的相位关系
为了正确确定在界面入射点处的反射光（合成）场 与入射光（合成）场的相位关系，必须考虑下图所 示的 s、p 分量光电场振动正方向的规定。
说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量同相位， 正如右图所示。
1.0
0.5 rs C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
0 30 60
rs
0
1
90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
p 分量的反射系数 rp 在1< B 范围内，rp< 0，说明反
（1）光波由光硫介质射向光密介质 (n1< n2)
在1 > B 范围内，rp< 0，说明反射光中的 p 分量相对
入射光中的 p 分量有 相位突变，此相位特性如右 图所示。
rs
0
B /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1 > n2)
入射角1 在 0 到c 的范围内，s 分量的反射系数 rs>0，
射光中的 p 分量相对入射光中的 p 分量有 相位突变， 如右图所示。
1.0
0.5 rs C
0
rs
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
1
0
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
而在B < 1 <c 范围内，rp > 0 说明反射光中的 p 分
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
3.2
rs
2.8
rp
2.4
ts
2.0
tp
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
n1=1.5, n2=1.0
0
10
20
30
40
50
n1=1.5, n2=1.0
1）反射光和入射光中 s、p 分量的相位关系
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
3.2
rs
2.8
rp
2.4
ts
2.0
tp
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
n1=1.5, n2=1.0
0
10
20
30
40
50
n1=1.5, n2=1.0
2．反射光与入射光的相位关系
反射光与入射光的相位关系比较复杂。下面，首先 讨论反射和入射光中 s、p 分量的相位关系，然后 讨论反射光和入射光的相位关系。
反射率和透射率的相位特性 (the phase characteristics of reflection and refraction)
前面已经指出，菲涅耳公式描述了反射光、衍射光 与入射光之间的振幅和相位关系。
现在，我们从菲涅耳公式出发，进一步讨论反射光 和折射光的相位持性。
2. 4 反射率和透射率的相位特性 (the phase characteristics of reflection and refraction)
rp 0,rs 0
在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 同方向， 即二者同相位，反射光没有半波损失。
1.0
0.5 rs
C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
n1 n2
1
0 30 60
90
n1=1.5, n2=1.0
（2）掠入射的反射特性 若 n1< n2，1 900，由下图可得： rs rp ， rs < 0，rp< 0
① n1< n2 由于rs< 0，反射光中的 s 分量与规定方向相反（即为 垂直纸面向内方向）；
由于rp> 0，反射光中的 p 分量与规定正方向相同（逆 着反射光线看，指向右侧）。
所以，在入射点处，
合成的反射光矢量 Er
相对入射光场 Ei 反
n1
向，相位发生 突变，
n2
或半波损失。
② n1 > n2 正入射时，有